基于偏振移位键控的大气激光通信关键技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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刘智赵义武刘丹方韩韩倪小龙等... 编

图书标签:

• 大气激光通信
• 偏振移位键控
• 光通信
• 偏振复用
• 大气传输
• 调制解调
• 自适应光学
• 信道编码
• 激光通信系统
• 通信工程

店铺： 博睿图书

出版社： 科学

ISBN：9787030569509

商品编码：29728445743

出版时间：2018-03-01

基本信息

• 商品名称：基于偏振移位键控的大气激光通信关键技术
• 作者：刘智//赵义武//刘丹//方韩韩//倪小龙等
• 定价：78
• 出版社：科学
• ISBN号：9787030569509

其他参考信息（以实物为准）

• 出版时间：2018-03-01
• 印刷时间：2018-03-01
• 版次：1
• 印次：1
• 开本：
• 页数：0

书名：基于偏振移位键控的大气激光通信关键技术 图书简介 大气激光通信作为一种新兴的通信方式，凭借其高带宽、低功耗、高保密性等优势，在地面、卫星、空天地一体化等领域展现出巨大的应用潜力。然而，大气湍流、散射、吸收等复杂环境对激光信号的传输质量造成了严重的挑战，如何克服这些不利因素，实现稳定可靠的高速数据传输，是大气激光通信领域的核心难题。本书深入探讨了基于偏振移位键控（PSK）的大气激光通信关键技术，旨在为该领域的研究者、工程师提供一套系统的理论框架和实用的技术解决方案。 本书共分为 [此处应填写章节数量] 个章节，内容涵盖了偏振移位键控在激光通信中的基本原理、大气信道的特性分析、偏振移位键控的调制解调技术、信号检测与跟踪、误码率分析与抑制、关键器件的选型与优化，以及系统性能的仿真与实验验证等多个方面。 第一章 绪论 本章首先介绍大气激光通信的发展历程、技术优势以及在各个领域的应用前景，突出其作为未来通信网络重要组成部分的地位。随后，阐述了传统调制方式在复杂大气环境下的局限性，引出偏振移位键控作为一种能够有效抵抗环境干扰的先进调制技术的必要性和优越性。接着，详细介绍了偏振移位键控的基本原理，包括偏振态的表示、信息编码方式以及如何在激光载波上实现偏振态的快速切换。最后，对全书的组织结构和研究内容进行梳理，为后续章节的学习打下坚实的基础。 第二章 大气信道的特性分析 大气环境对激光信号的传输会产生多方面的影响，本章将对此进行详细的分析。我们将重点关注以下几个关键因素： 大气湍流的影响： 详细阐述大气湍流引起的折射率起伏，以及其对激光光束的波前畸变、相位扰动、光强闪烁和角度抖动的影响。我们将引入相关的统计模型，如Kolmogorov模型，来描述湍流的特性，并分析不同湍流强度等级（弱、中、强）对激光传输的影响程度。 大气散射与吸收： 分析大气中存在的粒子（如水滴、灰尘、气溶胶）对激光信号的散射和吸收作用。我们将区分瑞利散射和米氏散射，并讨论它们与激光波长、粒子大小和密度的关系。同时，还将介绍不同气体成分对特定波长激光的吸收特性，如水蒸气和二氧化碳的吸收谱线。 光束展宽与衰减： 探讨由于大气湍流和散射引起的激光光束展宽现象，以及其对接收端光斑尺寸和能量密度的影响。分析激光信号在传输过程中由于散射、吸收和光束展宽造成的功率衰减，并讨论其对通信链路信噪比的影响。 其他环境因素： 简要介绍雨、雪、雾等恶劣天气条件对激光信号的影响，以及太阳背景光对接收系统造成的干扰。 第三章 偏振移位键控的调制与解调技术 本章将聚焦于偏振移位键控（PSK）在激光通信中的具体实现。 偏振态的表征与编码： 详细介绍琼斯矩阵和斯托克斯向量等数学工具，用于精确描述激光的偏振状态。我们将探讨各种PSK方案，如二元偏振移位键控（BPSK）、四元偏振移位键控（QPSK）等，以及如何将数字信息比特映射到不同的偏振态上。例如，在BPSK中，可以利用水平偏振态和垂直偏振态分别代表“0”和“1”。 光电调制器： 深入研究用于实现高速偏振态转换的关键器件，包括电光调制器（如铌酸锂调制器）和声光调制器。我们将分析这些调制器的驱动电压、响应速度、消光比、插入损耗等关键参数，以及如何在实际系统中选择合适的调制器以满足高速通信的需求。 相干与非相干解调： 介绍偏振解调的两种主要方式。相干解调需要参考光，通过比较接收到的信号偏振态与参考光偏振态之间的差异来恢复信息，具有较高的接收灵敏度，但对参考光的要求较高。非相干解调则不依赖于参考光，通常利用偏振分束器和光电探测器来实现，结构相对简单。我们将对比这两种解调方式的优缺点，并分析其在不同场景下的适用性。 偏振控制器： 讨论在PSK系统中，可能需要使用偏振控制器来补偿由于器件老化或环境变化引起的偏振态漂移，以保证解调的准确性。 第四章 信号检测与跟踪技术 在大气激光通信中，接收端需要精确地检测到达的激光信号，并维持指向的稳定，本章将重点讨论相关技术。 光电探测器： 介绍不同类型光电探测器的性能指标，如响应时间、量子效率、噪声等效功率（NEP）、探测率（D）等。我们将分析雪崩光电二极管（APD）和单光子雪崩二极管（SPAD）在低光照条件下的优势，以及PIN光电二极管在较高光照条件下的应用。 信号检测算法： 探讨用于从噪声背景中提取微弱激光信号的检测算法，包括阈值检测、匹配滤波、最大似然估计等。特别是在弱信号条件下，需要采用更复杂的算法来提高检测概率。 指向稳定与跟踪系统： 详细介绍指向稳定系统的组成和工作原理。这通常包括精密的伺服机构、陀螺仪、加速度计以及光学传感器。我们将分析如何通过闭环控制来补偿大气引起的平台抖动和光束偏移。 目标跟踪： 讨论如何实现接收端对发射端的光斑进行精确跟踪，以补偿空间目标的相对运动和大气扰动。我们将介绍基于四象限探测器（QPD）或CCD摄像头的跟踪算法，以及如何将跟踪信息反馈给指向稳定系统。 第五章 误码率分析与抑制策略 本章将深入分析影响PSK大气激光通信系统误码率（BER）的各种因素，并提出有效的抑制策略。 误码率的理论模型： 建立基于PSK调制方式在特定信道模型下的理论误码率计算模型。我们将考虑大气湍流引起的信噪比（SNR）波动、光强闪烁、以及散射效应等对误码率的影响。 噪声源分析： 详细分析系统中存在的各种噪声源，包括散粒噪声、热噪声、探测器暗电流噪声、以及背景光噪声等。我们将分析这些噪声如何叠加影响信号的判决，从而导致误码。 纠错编码技术： 介绍信道编码技术在提高系统可靠性方面的作用。我们将讨论卷积码、BCH码、LDPC码等纠错码的原理和应用，以及如何根据信道特性选择合适的纠错码来降低误码率。 信号处理与均衡： 探讨在接收端进行信号后处理以改善误码率的方法，例如，使用均衡器来补偿信道引起的码间串扰（ISI）。 抗干扰技术： 讨论如何通过优化系统设计来提高对干扰的抵抗能力，例如，优化接收孔径、采用窄带滤波抑制背景光等。 第六章 关键器件的选型与优化 高性能的器件是实现稳定可靠大气激光通信系统的基础，本章将重点关注关键器件的选型和优化。 激光器： 讨论不同类型激光器（如半导体激光器、光纤激光器）的性能特点，包括输出功率、波长稳定性、光束质量、调制带宽等，以及如何根据通信速率和传输距离选择合适的激光器。 光电探测器： 再次强调光电探测器的选择，重点关注其灵敏度、响应速度和噪声性能，以适应不同通信速率和环境条件。 调制器： 深入分析调制器的性能参数，包括调制深度、消光比、驱动电压、以及在高调制速率下的性能表现。 光学元件： 探讨望远镜、聚焦镜、偏振分束器、滤光片等光学元件的性能指标，如衍射极限、透过率、表面精度等，以及它们对整体系统性能的影响。 电子器件： 讨论前端放大器、滤波器、模数转换器（ADC）等电子器件的选型，需满足高速信号处理的要求。 第七章 系统仿真与实验验证 理论分析和仿真模拟是验证技术方案可行性的重要手段，而实验验证则是最终的检验。 仿真平台搭建： 介绍常用的仿真软件和仿真流程，例如，如何利用MATLAB、OptiSystem等工具构建大气激光通信系统的仿真模型。 仿真内容： 详细说明仿真过程中需要考虑的各种因素，包括大气信道模型、调制解调过程、噪声叠加、以及不同参数对误码率的影响。通过仿真，可以对系统性能进行初步评估和优化。 实验平台设计： 介绍搭建实际实验平台所需的设备和配置，包括发射端、接收端、大气模拟装置（如湍流模拟器）等。 实验方案设计： 设计详细的实验方案，以验证理论模型和仿真结果的准确性。实验内容应覆盖不同的大气条件、传输距离和调制方式。 数据采集与分析： 介绍实验数据的采集方法和分析工具，包括误码率测量、信号质量评估等。 实验结果与讨论： 对实验结果进行详细的解读，与理论和仿真结果进行对比分析，找出差异原因，并提出进一步的改进建议。 第八章 应用展望与未来发展 在完成对关键技术的深入探讨后，本章将展望基于偏振移位键控的大气激光通信的未来应用和发展趋势。 地面点对点通信： 阐述其在城市间、校园内、园区网络等场景下的应用，提供高速、灵活的通信解决方案。 卫星激光通信： 分析其在低轨、中轨、高轨卫星之间的组网通信中的作用，构建高带宽、低延迟的星间链路。 空地一体化通信： 探讨其在无人机、飞机、高空平台与地面站之间的通信应用，实现广域覆盖和动态组网。 水下激光通信： 简要提及将PSK技术应用于水下通信的可能性，克服水介质对无线电波的限制。 与其他通信技术的融合： 探讨其与5G/6G、物联网、边缘计算等技术的融合发展，构建更智能、更强大的通信网络。 未来研究方向： 指出当前研究中仍存在的问题和未来的发展方向，例如，更鲁棒的调制解调技术、更高效的纠错码、以及更智能化的信道自适应技术等。 本书旨在为读者提供一个全面而深入的了解，帮助读者掌握基于偏振移位键控的大气激光通信核心技术，为推动该领域的发展贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

初读这本书，我最大的感受是它的深度与广度兼备。它不仅仅是罗列了各种技术名词，而是深入剖析了背后的物理机制和数学模型。比如在探讨如何优化信号传输性能时，书中对各种调制方式的比较分析，细致到小数点后几位的性能差异，看得出作者在理论推导上是下了苦功的。我发现这本书对初学者可能有一点门槛，但对于有一定通信基础背景的人来说，简直就是一本宝典。它为我们构建了一个清晰的理论框架，让我能够站在一个更高的维度去审视目前大气激光通信面临的瓶颈问题。我尤其欣赏作者在阐述复杂算法时，那种层层递进的逻辑结构，仿佛作者正耐心地在为你描绘一幅复杂的工程蓝图，每一步都走得稳健而精确。读完相关的章节，我感觉自己对整个系统的设计思路清晰了不少。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和插图质量给我留下了深刻印象。很多技术书籍的图表总是做得模糊不清，但这本书里的图示清晰明了，很多关键的波形图、性能曲线都绘制得非常专业，对于理解那些抽象的概念起到了决定性的作用。我特别喜欢它对实验验证部分的描述，虽然我没法亲身参与实验，但通过文字和图表，我仿佛能感受到研究人员在搭建测试平台时的严谨态度。作者在描述实验结果时，没有过度美化，而是客观地指出了现有技术的局限性，这种实事求是的态度非常难得。这让我觉得，这本书不仅仅是停留在理论层面，而是真正扎根于工程实践，是一本能指导实际工作的参考书，而不是束之高阁的学术论文集。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期关注信息传输领域的读者，我必须说，这本书在处理“偏振”这个特定维度上的独到见解，令人拍案叫绝。它没有将偏振仅仅视为一种额外的自由度，而是作为核心竞争力来构建通信体制，这在很多通用教材中是看不到的。书中对偏振态的保持、旋转以及如何利用它来提高频谱效率的讨论，都非常深入且具有创新性。这种专注于细分领域的技术钻研，往往能带来突破性的进展。阅读过程中，我不断被书中那些巧妙的“借力打力”的思路所吸引，即如何利用大气介质本身的特性，而不是一味地与之对抗。这本书绝对是该细分领域内，值得反复研读的精品力作，它为未来的研究指明了清晰的方向。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来的最大收获是思维方式的转变。在阅读过程中，我被引导去思考如何在高不确定性的环境中设计出健壮的系统。作者对于大气湍流、光束漂移等随机过程的处理方法，非常具有启发性。它教导我们，在面对不可控的自然环境时，防御和补偿策略比单纯追求高瞬时速率更为重要。书中不仅提到了前沿的自适应光学技术，还对低成本、易实现的方案也进行了探讨，这体现了作者的全面视野。我感觉这本书的知识结构非常合理，从基础的信道建模，到核心的调制解调技术，再到系统的集成与测试，构成了一个完整的知识链条，让人在阅读过程中体验到知识体系的逐步构建过程，很有成就感。

评分☆☆☆☆☆

这本书，光是书名就充满了未来科技的色彩，拿到手沉甸甸的，封面设计也挺有质感，让人忍不住想翻开看看。我对这个领域其实了解得不多，但这本书的引人入胜之处在于，它能把这么高深莫测的技术讲得让人眼前一亮。我特别关注它在实际应用中的潜力，比如在恶劣天气下如何保持信号的稳定性和可靠性，这可是我们日常生活中非常关心的问题。书中对各种干扰源的分析非常到位，不像有些技术书籍那样干巴巴地堆砌公式，而是能让人理解为什么某些技术方案更具优势。那些复杂的理论知识，作者似乎总能找到一个巧妙的切入点，将其与实际场景联系起来，让人读起来不觉得枯燥，反而有一种探索的乐趣。尤其是一些关于信道特性的讨论，让我对大气层这个“无形屏障”有了更深的认识，原来我们头顶上的天空，通信的挑战竟然这么多。